硅片加工工藝06磷擴(kuò)散

磷擴(kuò)散—太陽(yáng)電池制造的核心工序1PN結(jié)——太陽(yáng)電池的心臟擴(kuò)散的目的：形成PN結(jié)2PN結(jié)的制造制造一個(gè)PN結(jié)并不是把兩塊不同類型〔P型和N型〕的半導(dǎo)體接觸在一起就能形成的。必須使一塊完整的半導(dǎo)體晶體的一局部是P型區(qū)域，另一局部是N型區(qū)域。也就是在晶體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)P型和N型半導(dǎo)體的接觸。3擴(kuò)散裝置示意圖4影響擴(kuò)散的因素管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源的濃度擴(kuò)散溫度擴(kuò)散時(shí)間5影響擴(kuò)散的因素管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源濃度的大小決定著硅片N型區(qū)域磷濃度的大小。但是沉積在硅片外表的雜質(zhì)源到達(dá)一定程度時(shí)，將對(duì)N型區(qū)域的磷濃度改變影響不大。擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間對(duì)擴(kuò)散結(jié)深影響較大。N型區(qū)域磷濃度和擴(kuò)散結(jié)深共同決定著方塊電阻的大小。6太陽(yáng)電池磷擴(kuò)散方法１．三氯氧磷〔POCl3〕液態(tài)源擴(kuò)散２．噴涂磷酸水溶液后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散３．絲網(wǎng)印刷磷漿料后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散本公司目前采用的是第一種方法。7POCl3簡(jiǎn)介POCl3是目前磷擴(kuò)散用得較多的一種雜質(zhì)源無(wú)色透明液體，具有刺激性氣味。如果純度不高那么呈紅黃色。比重為1.67，熔點(diǎn)2℃，沸點(diǎn)107℃，在潮濕空氣中發(fā)煙。POCl3很容易發(fā)生水解，POCl3極易揮發(fā)。8POCl3磷擴(kuò)散原理POCl3在高溫下〔>600℃〕分解生成五氯化磷〔PCl5〕和五氧化二磷〔P2O5〕，其反響式如下：生成的P2O5在擴(kuò)散溫度下與硅反響，生成二氧化硅〔SiO2〕和磷原子，其反響式如下：9由上面反響式可以看出，POCl3熱分解時(shí)，如果沒有外來(lái)的氧〔O2〕參與其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分解的，并且對(duì)硅有腐蝕作用，破壞硅片的外表狀態(tài)。但在有外來(lái)O2存在的情況下，PCl5會(huì)進(jìn)一步分解成P2O5并放出氯氣〔Cl2〕其反響式如下：生成的P2O5又進(jìn)一步與硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可見，在磷擴(kuò)散時(shí)，為了促使POCl3充分的分解和防止PCl5對(duì)硅片外表的腐蝕作用，必須在通氮?dú)獾耐瑫r(shí)通入一定流量的氧氣。10在有氧氣的存在時(shí)，POCl3熱分解的反響式為：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片外表，P2O5與硅反響生成SiO2和磷原子，并在硅片外表形成一層磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中進(jìn)行擴(kuò)散。11POCl3液態(tài)源擴(kuò)散方法具有生產(chǎn)效率較高，得到PN結(jié)均勻、平整和擴(kuò)散層外表良好等優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于制作具有大面積結(jié)的太陽(yáng)電池是非常重要的。12磷擴(kuò)散工藝過(guò)程清洗飽和裝片送片回溫?cái)U(kuò)散關(guān)源，退舟方塊電阻測(cè)量卸片13清洗初次擴(kuò)散前，擴(kuò)散爐石英管首先連接TCA裝置，當(dāng)爐溫升至設(shè)定溫度，以設(shè)定流量通TCA60分鐘清洗石英管。清洗開始時(shí)，先開O2，再開TCA；清洗結(jié)束后，先關(guān)TCA，再關(guān)O2。清洗結(jié)束后，將石英管連接擴(kuò)散源瓶，待擴(kuò)散。14飽和每班生產(chǎn)前，需對(duì)石英管進(jìn)行飽和。爐溫升至設(shè)定溫度時(shí)，以設(shè)定流量通小N2〔攜源〕和O2，使石英管飽和，20分鐘后，關(guān)閉小N2和O2。初次擴(kuò)散前或停產(chǎn)一段時(shí)間以后恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)，需使石英管在950℃通源飽和1小時(shí)以上。15裝片戴好防護(hù)口罩和干凈的塑料手套，將清洗甩干的硅片從傳遞窗口取出，放在潔凈臺(tái)上。用吸筆依次將硅片從硅片盒中取出，插入石英舟。16送片用舟叉將裝滿硅片的石英舟放在碳化硅臂漿上，保證平穩(wěn)，緩緩?fù)迫霐U(kuò)散爐。17回溫翻開O2，等待石英管升溫至設(shè)定溫度。18擴(kuò)散翻開小N2，以設(shè)定流量通小N2〔攜源〕進(jìn)行擴(kuò)散19關(guān)源，退舟擴(kuò)散結(jié)束后，關(guān)閉小N2和O2，將石英舟緩緩?fù)酥翣t口，降溫以后，用舟叉從臂槳上取下石英舟。并立即放上新的石英舟，進(jìn)行下一輪擴(kuò)散。如沒有待擴(kuò)散的硅片，將臂漿推入擴(kuò)散爐，盡量縮短臂槳暴露在空氣中的時(shí)間。20卸片等待硅片冷卻后，將硅片從石英舟上卸下并放置在硅片盒中，放入傳遞窗。21擴(kuò)散層薄層電阻及其測(cè)量在太陽(yáng)電池?cái)U(kuò)散工藝中，擴(kuò)散層薄層電阻〔方塊電阻〕是反映擴(kuò)散層質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求的重要工藝指標(biāo)之一。方塊電阻也是標(biāo)志進(jìn)入半導(dǎo)體中的雜質(zhì)總量的一個(gè)重要參數(shù)。22方塊電阻的定義考慮一塊長(zhǎng)為l、寬為a、厚為t的薄層如右圖。如果該薄層材料的電阻率為ρ，那么該整個(gè)薄層的電阻為當(dāng)l=a〔即為一個(gè)方塊〕時(shí)，R=ρ/t?？梢?，〔ρ/t〕代表一個(gè)方塊的電阻，故稱為方塊電阻，特記為R□=ρ/t(Ω/□)23擴(kuò)散層薄層電阻的測(cè)試目前生產(chǎn)中，測(cè)量擴(kuò)散層薄層電阻廣泛采用四探針?lè)?。測(cè)量裝置示意圖如下圖。圖中直線陳列四根金屬探針〔一般用鎢絲腐蝕而成〕排列在彼此相距為S一直線上，并且要求探針同時(shí)與樣品外表接觸良好，外面一對(duì)探針用來(lái)通電流、當(dāng)有電流注入時(shí)，樣品內(nèi)部各點(diǎn)將產(chǎn)生電位，里面一對(duì)探針用來(lái)測(cè)量2、3點(diǎn)間的電位差。24磷擴(kuò)散本卷須知〔一〕——工藝衛(wèi)生所有工夾具必須永遠(yuǎn)保持干凈的狀態(tài)，包括吸筆、石英舟、石英舟叉子、碳化硅臂槳。吸筆應(yīng)放在干凈的玻璃燒杯內(nèi)，不得直接與人體或其它未經(jīng)清洗的外表接觸。石英舟和石英舟叉應(yīng)放置在清洗干凈的玻璃外表上。碳化硅臂槳暴露在空氣中的時(shí)間應(yīng)做到越短越好。25磷擴(kuò)散本卷須知〔二〕——平安操作所有的石英器具都必須輕拿輕放。源瓶更換的標(biāo)準(zhǔn)操作過(guò)程依次關(guān)閉進(jìn)氣閥門、出氣閥門，拔出連接管道